在前面的內(nèi)容中，我們一起學(xué)習(xí)了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間是如何建立連接和進(jìn)行協(xié)同合作的。了解了這些知識(shí)之后，你有沒有好奇過兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間是如何保證傳輸數(shù)據(jù)的正確性和判斷是否未更改呢？

本期就為你剖析一下區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間是如何進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證，保證數(shù)據(jù)的完整性和真實(shí)性的。其實(shí)特別簡(jiǎn)單，看完你就知道了！

一、先了解一個(gè)概念：哈希值

哈希值是一串固定長(zhǎng)度的二進(jìn)制數(shù)值，它是哈希算法（Hash算法）計(jì)算的出來的。

哈希算法可以將任意長(zhǎng)度的二進(jìn)制值映射為較短的固定長(zhǎng)度的二進(jìn)制值，這個(gè)小的二進(jìn)制值稱為哈希值。哈希值是一段數(shù)據(jù)唯一且極其緊湊的數(shù)值表示形式。如果進(jìn)行哈希運(yùn)算的數(shù)據(jù)哪怕只更改該段落的一個(gè)字母，隨后的哈希都將產(chǎn)生不同的值。

要找到哈希值為同一個(gè)值的兩個(gè)不同的輸入，在計(jì)算上是不可能的，所以數(shù)據(jù)的哈希值可以檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整性；一般用于快速查找和加密算法。

說人話，哈希值就是通過哈希算法將一段數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出的一個(gè)數(shù)值。這個(gè)數(shù)值它有兩個(gè)特性：?jiǎn)蜗蛐院臀ㄒ恍浴?/p>

單向性

哈希值是無(wú)法通過反向運(yùn)算得出原始數(shù)據(jù)的。比如一段數(shù)字“1234”可以通過哈希算法得出哈希值A(chǔ)，但是通過哈希值A(chǔ)是永遠(yuǎn)也沒有辦法解密出原始數(shù)字“1234”的。

唯一性

只有完全相同的數(shù)據(jù)進(jìn)行哈希計(jì)算得到的哈希值才是相同的，也就是說哈希值和原始數(shù)據(jù)是唯一對(duì)應(yīng)的，不存在兩個(gè)不一樣的數(shù)據(jù)得出相同哈希值這種情況。

哈希加密的強(qiáng)大之處在于，我不管你的內(nèi)容是什么， 只要內(nèi)容一致得出哈希值就是一致的。這樣就可以簡(jiǎn)單粗暴的對(duì)比兩條信息是否一致，而不需要去關(guān)心數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)是什么。

正是因?yàn)楣Ｖ档倪@種屬性，才使得哈希算法在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中起到舉足輕重的作用。

二、再了解一個(gè)概念：非對(duì)稱加密

非對(duì)稱加密算法是一種密鑰的保密方法。 非對(duì)稱加密算法需要兩個(gè)密鑰：公鑰（公開密鑰）和私鑰（私有密鑰）。 公鑰和私鑰是一對(duì)，如果用公鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，只有用對(duì)應(yīng)的私鑰才能解密；如果用私鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，那么只有用對(duì)應(yīng)的公鑰才能解密。

如果對(duì)加密算法和對(duì)公鑰和密鑰還感覺毫無(wú)概念，可以就把它們理解成兩個(gè)密碼，若其中一個(gè)密碼對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了上鎖，則只能用另一個(gè)密碼進(jìn)行解鎖。

因?yàn)閷?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密使用的是兩個(gè)不同的密鑰，所以這種算法就叫做非對(duì)稱加密算法。在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)節(jié)點(diǎn)的公鑰是全網(wǎng)公開的，私鑰只有該節(jié)點(diǎn)才擁有。

三、第一個(gè)記錄交易的節(jié)點(diǎn)做了什么？

以比特幣網(wǎng)絡(luò)中的一筆交易信息為例來看記錄交易節(jié)點(diǎn)和驗(yàn)證交易節(jié)點(diǎn)是如何配合的。

比如一個(gè)交易A在節(jié)點(diǎn)001發(fā)生，那節(jié)點(diǎn)001就負(fù)責(zé)記錄交易A的具體數(shù)據(jù)，這里其實(shí)首先需要驗(yàn)證交易A的合法性（比如購(gòu)買方是否有足夠的余額來支付），這不是本期重點(diǎn)所以暫不展開，我們假設(shè)交易A就是合法的。

節(jié)點(diǎn)001在拿到交易A之后會(huì)先對(duì)交易數(shù)據(jù)進(jìn)行哈希運(yùn)算，生成一個(gè)交易哈希值001。然后再用自己的私鑰對(duì)哈希值001進(jìn)行簽名（加密）生成簽名信息，簽名信息中包含了交易哈希值001。

節(jié)點(diǎn)001完成上述的工作之后就會(huì)對(duì)外廣播，廣播內(nèi)容 = 原始交易信息A + 簽名信息。

一圖勝千言，處理流程見下圖。

四、驗(yàn)證數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)做了什么？

假設(shè)比特幣網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)002收到了節(jié)點(diǎn)001發(fā)送來的廣播內(nèi)容。節(jié)點(diǎn)002得到了“原始交易信息A”和簽名信息。這個(gè)時(shí)候會(huì)遇到兩個(gè)問題：

1. 簽名信息是不是節(jié)點(diǎn)001用自己的私鑰簽名產(chǎn)生的？
2. 節(jié)點(diǎn)002是無(wú)法判斷原始交易信息A是否在傳輸中發(fā)生了更改？

如何解決這些問題呢？

節(jié)點(diǎn)002如果能通過節(jié)點(diǎn)001的公鑰對(duì)簽名信息進(jìn)行解密（逆運(yùn)算）則可以證明該簽名信息屬于節(jié)點(diǎn)001 ，并且在解密之后得到了哈希值001。

節(jié)點(diǎn)002對(duì)接收到的“原始交易信息A”進(jìn)行一次哈希運(yùn)算得到哈希值002。判斷交易信息是否發(fā)生改變只需要對(duì)比哈希值001和哈希值002是否一致即可。

如果一致則證明數(shù)據(jù)傳輸無(wú)誤，通過驗(yàn)證。如果不一致則證明交易信息發(fā)生了更改，驗(yàn)證無(wú)法通過。

這樣就完美的解決了兩個(gè)節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證交易一致性的問題了。

一圖勝千言，處理流程見下圖。

五、總結(jié)

兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)驗(yàn)證整體流程我整理到了一個(gè)圖上，方便大家建立一個(gè)更宏觀的認(rèn)識(shí)。

在數(shù)據(jù)驗(yàn)證的過程中，我認(rèn)為哈希算法是起決定性作用的，有了哈希算法我們不再需要通過判斷交易信息的內(nèi)部邏輯來判斷是否改變，或者說我們根本不需要關(guān)心數(shù)據(jù)內(nèi)容多復(fù)雜，而只需要對(duì)比兩個(gè)數(shù)值就可以達(dá)到判斷數(shù)據(jù)是否一致的目的。

哈希算法真是一個(gè)偉大的發(fā)明！

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作者：liheng，區(qū)塊鏈探索者、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品經(jīng)理，超級(jí)個(gè)體修煉中，只創(chuàng)作對(duì)用戶有價(jià)值的內(nèi)容

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